近年来,大跨度钢结构场馆、仓库、商场和厂房的数量不断增多,而且多数单层面积巨大,而上述场所又多属于人员密集或者货物囤积、可燃物多的场所。虽说建筑结构采用钢结构具有重量轻、结构性能好、施工快速等优点,也能节约工业和民有建筑的成本,但究其本质为非燃材料,耐火性能很差,一旦发生火灾,钢结构在高温作用下其力学性能包括弹性模量、屈服强度都会大幅度降低,容易发生倒塌,扩大火灾损失。
一、大跨度钢结构特点
(一)典型的大跨度钢结构建筑首推2008年北京奥运会主体育场“鸟巢”,其建筑面积高达25.
(二)多数采用大跨度钢结构的商场、车间,其屋面、吊顶、隔断及其他装饰材料都是非承重构件,多属可燃材料。商场里密集摆放商品,规模较大的商场又集销售、储存、办公于一体;厂房车间内不仅安装了生产设备,还堆放大量原材料、半成品、成品,一定程度上增加了火灾荷载。
(三)大跨度钢结构建筑主料是钢材,钢材虽属于不燃材料,但其耐火性能较差,而建筑所用的钢构件材质又单一,导热系数却是混凝土的40倍以上,所以火灾一旦发生,钢构件升温非常快。那么随着温度的上升或者骤降,其材质结构强度也会有很大变化,变形后的钢结构几乎无法修复使用。
我国的大跨度钢结构场馆、商场和厂房一般都经过防火处理,受热影响也会降低,但是大多数钢结构均无保护层,火灾情况下直接受热,结构强度迅速下降。比如一场大火中,当温度高达500度时,钢结构强度就下降到一半的水平,火灾扑灭后,温度降下来时,钢材的冲击韧度降低,材质变脆。
(四)目前我国的大跨度钢结构建筑多数设计并建有比较规范的固定消防设施,多数能够实现消防自动化。但是由于钢结构的受热特点,一旦发生火灾,火势蔓延速度会很快继而导致建筑物坍塌,造成固定消防设施损毁或失灵。
二、大跨度钢结构火灾特点
(一)结构本身缺陷
首先,钢结构在火灾情况下强度变化较大,温度超过